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Norbert Weber
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Nass- oder Trockensorption? Der Einsatz von Kalk lohnt sich immer.

Eine kluge Entscheidung

Die neue Großfeuerungsanlagenverordnung ist seit 2004 in Kraft. Auch in Zukunft ist mit weiteren Verschärfungen in der Abgasentschwefelung zu rechnen. Kraftwerke mit mehr als 300 MW müssen jetzt schon einen verringerten SOx-Reingaswert einhalten. Unter Berücksichtigung der Feinstäube und der HCl-Beladung der Rauchgase ist in Zukunft abzuwägen, ob ein trockenes, halbtrockenes oder nasses Neutralisationsverfahren zum Einsatz kommt. Entsprechend ist die Wahl des Sorbens: Kalkstein oder Kalkhydrat (Kalkmilch) stellen für jedes Verfahren einen ökonomischen Vorteil dar.

Neue Grenzwerte erfordern neue Überlegungen

Abb. 1 Neue Anforderungen aus der 13. BlmSchV

Kraftwerke mit einer thermischen Leistung von mehr als 300 MW müssen entsprechend der 13. BImSchV (Großfeuerungsanlagenverordnung) den SOx-Reingaswert von 200 mg/m³ i.N.tr. als Tagesmittelwert einhalten. Altanlagen dürfen dagegen 300 mg/m³ i.N.tr. emittieren. Zur Einhaltung der erforderlichen Grenzwerte stehen im Prinzip zwei Verfahrensvarianten zur Verfügung: die Nassverfahren und die Trockenverfahren. Als Sorptionsmittel kommen Kalkstein und Kalkhydrat zum Einsatz.

Vorteile der Nassverfahren

Die am weitesten verbreitete Technik ist der Sprühwäscher mit Kalkstein als Neutralisationsmittel. Mit diesem Wäscher kann die Abscheideleistung durch die Anzahl der Sprühebenen bestimmt werden. So lassen sich SOx-Abscheidegrade von mindestens 98% erreichen. Allerdings erfordert das den Einbau von bis zu 7 Sprühebenen. Der Gips, der bei den Nassverfahren anfällt, kann vielfältig weiterverwertet werden.

Abb. 2 Verwertungsmöglichkeiten für REA-Gips

Eine andere Möglichkeit der Nasswäsche mit Kalkstein ist durch die sogenannte Sprudelwäsche gegeben. Dabei wird das Rauchgas durch eine Kalksteinslurry gedrückt und damit das Stoffaustauschvermögen gegenüber dem Sprühwäscher deutlich verbessert, so dass Abscheidegrade von mehr als 99% erzielt werden können.

Vorteile der Trockensorption

Bei den Trockenverfahren kommt Branntkalk zur Kalkmilchherstellung oder Kalkhydrat als Sorbens zum Einsatz. Man unterscheidet im Wesentlichen die Sprühsorptionsverfahren, bei der Kalkmilch eingedüst wird, und die Trockensorption mit Einspritzkühler zur Konditionierung, bei der Kalkhydrat eingesetzt wird. Die Staubabscheidung erfolgt an einem effektiven Gewebefilter. Aus diesen beiden Grundprinzipien leiten sich weitere Verfeinerungen ab, wobei auch eine Rückführung des nicht vollständig ausreagierten Sorbens erfolgen kann.

Bei geringer HCl-Beladung des Rauchgases wird das Abgas immer relativ dicht an den Wassertaupunkt abgekühlt (70-80 °C), um eine optimale Ausnutzung des Sorbens zu erreichen. Je mehr HCl im Rauchgas vorhanden ist, desto höher wird der Abstand vom Taupunkt gehalten, um Verbackungen und Verstopfungen zu vermeiden.

Abb. 3 Zaupunktabstand im Rauchgas in Abhängigkeit des Chloridgehaltes im Reststoff

Fazit

Mit dem Sprühwäscher kann man die größten Abgasvolumenströme bewältigen, auch wenn die Trockensorptionsverfahren eine enorme Entwicklung durchgemacht haben.

Die erreichbaren SOx-Abscheidegrade sind bei allen Verfahren relativ hoch, wobei das Prinzip des Sprudelwäschers die höchsten Abscheidegrade erreicht. Die trockenen Verfahren können alle Kalkhydrat (bzw. Branntkalk) einsetzen, während das Kalkstein¬mehl vorwiegend in den Nassverfahren eingesetzt wird. Dabei erfolgt die nasse oder trockene Mahlung des Kalksteins häufig erst in der Rauchgasentschwefelungsanlage (REA).

Bei der Kalksteinwäsche kann in den meisten Fällen verwertbarer Gips hergestellt werden, da die Flugasche grundsätzlich vorher abgetrennt wird. Bei den trockenen Verfahren entsteht in der Regel ein Gemisch aus Calciumsulfat und Flugasche, das als Bergbauversatz verwertet wird.

Bezüglich der Feinstaubproblematik haben die Trockenverfahren einen deutlichen Vorteil, da die Staubemissionen in der Regel immer unter 3 mg/m³i.N.tr. liegen und damit auch die entsprechenden Feinstäube.

 

Literatur: J. Gottschalk: „Konditionierte Trockensorption oder Kalksteinwaschverfahren für die Abgasentschwefelung“, 4. Fachtagung Trockene Abgasreinigung, 13./14.11.2008, Haus der Technik, Essen www.trockensorption.de

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